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Mundstück für Extruder Die Erfindung betrifft langgestreckte Follenmundstücke
für Extruder, und zwar insbesondere mit Induktions-Heizung versehene Extrudermundstücke.
Diese Anmeldung ist eine Ausscheidung aus der USA-Patentanmeldung Nr. 848 301 vom
23. Oktober 1959 auf den Namen Schroyer und andere.
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Eine Induktionabeheizung ist bisher für Extrudergehäuse, -düsen,
-plastizierungszylinder o.dgl. angewandt worden, wo es möglich und auch bequem ist,
die Induktionsbeheizungsspule um den zu beheizenden Eisenkörper herum anzuordien.
Bei diesen bekannten Anordnungen ist die elektriche spule selbst las hauptsächliche
Mittel zu Erzeugung einem Induktionsflusses, wobei auf oinen Teil er Spule agnetflussführungen
aufebracht sein können, um einen eine gerin@@ @pedon@ aufweisenden Rückweg für das
Magnetfeld @weche Verbesserung des Wirkungsgrades zu schaffen.
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Bei bestimmten Konstruktionen für Kunstatoffextrudermun@stücken,
wie beispielsweise Flachfolien- und Rundfollenmundstücken, ist es unzweckmässig,
eti zu erhitzenden Teil durch die Windungen einer Spule zwecks Induzierung eines
Flusses zu umgeben. Gemäss der Erfindung ist die den Magnetfluss induzierende Elektrospule
neben dem zu erhitzenlen Mundstückkörper angeordnet, und durch die Spule hindurch
erstreckt
sich eine mlt dem Mundstückkörper in Berührung stehende Flussführung, um den xluss
von der spule in die sen Körper hinein zu leiten. Die von der Spule unmittelbar
in den zu erwärmenden Körper induzierte Flussmenge ist gemäss der Erfindung, klein
verglichen mit der Flussmenge, die durch die Flussführungen geführt wird. Jorzugsweise
ist eine Anzahl von einzelnen Spulen neben dem Mundstückkörper mit einer grösseren
Anzahl von Flussführungen vorgesehen, die Schenkel haben, die in Anlage an dem Mundstückkörper
enden, so dass eine Anordnung geschaffen wird, bei der eine langgestreckte Mundstückausführung
erhitzt und auf ihrer gesamten Länge auf einer gleichmässigen Extrusionstemperatur
gehalten werden kann.
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Die Erfindung gewährleistet eine wirksame Isolierung der elektrischen
Spule gegenüber dem zu erhitzenden Körper zwecks Schutzes der Spule gegen Erreichen
allzu hoher Temperaturen. Dementsprechend ist aber die Erfindung dazu in der Lage,
im Mundstückkörper eine Temperatur zu erzeugen, die wesentlich über der Maximaltemperatur
liegt, die die elektrische Spule selbst ohne Beschädigung aushalten kann.
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Ausserdem ist die spule vorzugsweise gegenüber einer unmittelbaren
Berührung mit den Flussführungen isoliert, weil die Strömungsführungen selbst bei
einer Temperatur arbeiten können, die eine Zerstörung der Harzbestandteile der elelctrischen
Spule, und zwar ein Verbrennen derselben, zur Folge haben könnte.
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Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung beziehen sich auf
Folienmundstücke, die bei der Herstellung von ebenen Kunststoffolien entweder als
jtberzuu oder als selbsttragende Folie verwendet werden Es ist wünschenswert, dass
die Mundstückköpfe für Polienmundstücke eine von Verdickungen freie, glatte Folie
mit Lineargeschwindigkeiten in der Grössenordnung von 300 m pro Minute (1000 Fuss
pro Minute) oder mehr mit einer Filmdicke, die sich innerhalb eines Bereiches von
1/1000 bis 20/1000 mm (0,25 bis 5/1000
Zoll) bewegen kann. Es ist
ausserdem wünschenswert, dass die Dicke und die Geschwindigkeit gleichmässig über
die Gesamtbreite des hergestellten Streifens aufrechterhalten werden können, und
dies ist nur möglich, wenn innerhalb des Mundstückkörpers eine genau gesteuerte
Temperatur aufrechterhalten wird. Die Extrusionstemperaturen können über 3200 C
(6000 F) betragen, und dise Temperaturen werden bei der Entwicklung neuer synthetischer
Tunstistoffe noch uneliiuend höher. Die Meizeinheiten gemäss der Erfindung erfüllen
diese Anforderungen vollständig.
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Eine Hauptaufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Polienmundstückes
mit elektrischer Induktionsbeheizung nach den vorstehend geschilderten Gesichtspunkten.
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Eine weitere Aufgabe der Krfindung ist die Sch gung einer Induktionsbeheizungseinheit,
die insbesondere zur Verwendung in Verbindung mit einer grösseren Anzahl von gleichen
Einheiten an Folienmundstücken « geeignet ist.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Folienmundstückes,
das Induktionsheizeinlleiten aufweist, deren elektrische Spulen neben der Mundstückaussenseite
angeord;iot sind und durch die hindurch Flussführungen sich erstrecken, um den die
Erwärmung bewirkenden ?luss in der gewünschten Weise iu den Mundstückkörper hineinzuleiten.
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Nochmals eiiie weitere Aufgabe der Erfindung ist die schaffung einer
l : lnrgestreckten Mundstückeinheit mit Induktionsbeheizungsspulen mit ausserhalb
befindlichen elektrischen Spulen, die wirksam gegenüber der Wärme des Mundstückskörpers
und der Flussführungen isoliert sind, um diese Spulen vor einer Zerstörung durch
die im Mundstückkörper erzeugte Ilitze zu schützen.
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Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich
aus der folgenden Beschreibung, der Zeichnung und aus den Patentansprüchen,
Fig.
1 ist die Vorderansicht eines gemäss der Erfindung ausgebildeten langgestreckten
Mundstückes in einem Winkel von 450 oberhalb der lorizontalen, wie sie durch die
Linie 1-1 in Fig. 3 gezeigt ist, gesehen. Diese Figur zeigt ausserdem einen Teil
einer Abschreckwalze.
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Fig. 2 ist eine ansicht des Mundstückes gemäss Fig. 1, die die Einzelheiten
der Oberseite desselben entlang der in Fig. 3 eingetragenen Linie 2-2 zeigt.
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Fig. 3 ist ein Schnitt durch den Mundstückkopf und durch einen Teil
der mittleren Zuleitung entlang der in Fig. 2 eingetragenen Linie 3-3.
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Fig. 4 ist eine Stirnansicht eines erfindungsgemässen, abgewandelten
Mundstückes mit zugehöriger Heizeinrichtung bei abgenommener Rndplatte.
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Fig. 5 ist eine Teildraufsicht auf das Mundstück gemäss Fig. 4 und
zeigt die Anordnung der beiden zueinander parallelen Satte von Induktionsheizeinheiten.
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Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht einer der Induktionsheizeinheiten
gemäss Fig. 5.
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Fig. 7 ist ein Querschnitt durch die in Fig. 6 gezeigte Induktionsheizeinheit.
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Gemäss der Zeichnung, die bevorzugte Ausführungsbei spiele der Erfindung
zeigt, ist der langgestreckte Mundstückkopf zur Extrusion einer flachen, selbsttragendeii
olie in den Fig. 1 und 2 insgesamt mit 10 bezeichnet. Die Folie wird oberhalb einer
Abschreckwalze 11, auf der sich die Folie abstützt, extrudiert. Der Mundstückkopf
10 kann auch zur Extrudierung eines überzuges auf die Aussenseite eines sich bewegenden
treifens, beispielsweise aus Papier, verwendet werden und kann im Zwischenraum zwischen
einem
Paar voil einander benachbarten Walzen angeordnet sein. Der
Mundstückkopf 10 wird vorzugsweise von dem langgestreckten Ende einer Zuleitung
15 getragen, obgleich anstelle dessen auch eine einstellbare Tragvorrichtung, wie
sie insgesamt mit 16 bezeichnet ist, verwendet werden kann, um den Mundstückkopf
in einer bestimmten Relativlage gegenüber der Walze 11 zu halten.
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Gemäss Fig. 3 weist der Mundstückkopf 10 einen Extrusionskörper auf,
der einen äusseren Mundstückteil 20 und einen inneren Mundstückteil 21 uxfa. sat,
wobei diese beiden Teile aus eisenhaltigem Metall hergestellt und in einer mit 22
bezeichneten Trennebene durch eine Anzahl von Schraubenbolzen 23 miteinander verbunden
sind. Die Mundstückteile 20 und 21 bilden miteinander zusammenarbeitende Abschnitte
einer quer verlaufenden Hauptmundstückaussparung 25. Die ivuasparung 25 erstreckt
eich entlang der Lange des Mundstückes und steht mit einem in der Einlassleitung
15 vorgesehenen Zuführungskannal 26 in Verbindung.
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Die Mundstückteile 20 und 21 bilden ausserdem einen schmalen Schlitz
30, der mit der Aussparung 25 in Verbindung steht und der daduroh gebildet wird,
dass die Teile 20 und 21 an ihren aneinander grenzenden Flächen mit enteprechenden
Aussparungen versehen sind. Ale einstellbare Extrusionsdüse ist ein Paar von einander
gegenüber ungeordneten Metallippen 32 und 33 vorgesehen, die vorzugsweise lösbar
und einstellbar an den Mundattlokteilen 20 und 21 betestigt sind. Diese Düsenlippen
bilden einen Extrusionsschlitz 34, der über den Schlitz 30 ilt der aussparung 25
in Verbindung steht. Jede der Lippen 92 und 33 kann mit einer Nut versehen werden,
wobei durch diese beiden MUtabschnitte die einander gegenüberliegenden Hälften eines
Durchgangskanals 35 für eine Deckelrahmenstange zur Begrenzung der Extrusionsbreite
gebildet werden. Eine derartige geeignete Decelrahmenstange ist in der weiter. oben
benannten USA-Patentanmeldung auf den Namen Schroyer und andere gezeigt.
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Zur Erhitzung des Mundstückkopfes einschliesslioh der Mundstückteile
20 und 21, um den Inlialt der Aussparung 25 und des Kanals 30 sowie des Schlitzes
34 auf einer bestimmten hoch liegenden Extrusionstemperatur zu halten, sind mehrere
Induktionsheizeinrichtungen vorgesehen, die in den i. 1 und 2 inagesamt mit 40 bezeichnet
sind.
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Sei diesem Ausführungsbeispiel weist jede dieser Einheiten 40 eine
flachgewickelte elektrische Heizspule 42 auf, die entlang der ebenen und vorzugsweise
bearbeiteten Aussenfläche des Mundstückkörpers verläuft. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist eine Anzahl von Spulen 42, deren jede eine beträchtlich geringere Länge als
die Gesamtlänge des Mundstückes aufweist, ausserhalb des Mundstückkörpers angrenzend
an die obere ebene Oberfläche 44 des Mundstückkörpers vorgesehen, wie die Fig. 2
und 3 zeigen.
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Jede der Induktionsheizeinheiten 40 weist ein Paar von ähnlich geformten
U-färmigen Flussführungen 45 auf, die aur dünnen Elechen aus einem in starkem t!asse
kornorientierton Siliconstahl zusammengesetzt sind. Jede der Flussführungen, die
paarweise angeordnet sind hat einen langen Schenkel 48 und einen kurzen Schenkel
49, der auf in Teil der Spule 42 aufliegt, wobei die Enden dieser Schenkel nach
unten bis in eine gründliche BerUhrung mit dem Mundstückkörper geführt sind. Bei
dem dargestellten Ausführungsbei spiel sind die inneren kurzen Schenkel 49 nebeneinander
mit der Fläche 44 der Teile 20 und 21 neben der Trennebene 22 in Berührung, und
die langen Schenkel 48 sind neben der Vorder-und der Rückseite der Teile 20 und
21 entlanggeführt bis zur Berührung mit einem etufenfdrmigen Abschnitt 50 dieser
Teile.
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Die Flussführungen 45 bilden auf diese Art und Weise einen Hohlraum
zwischen der Innenfläche der Führung und der daran angrenzenden Oberfläche des Mundstückkörpers,
innerhalb desselben sich die Windungen der Induktionsspule befinden. Mit anderen
Worten liegen die flussführungen über
der Spule, wobei die inneren
kurzen Schenkel 49 dieser Führungen durch die mittige Öffnung hindurch verlaufen,
die durch die Spule 42 gebildet wird, wahrend die laugen Schenkel entlang der Aussenfläche
der Spule verlaufen. Auf diese Weise wird der wärmeerzeugende Induktionsfluss, der
von der Spule 42 jeder Heizeinheit 4-0 erzeugt wird, durch die Flussführungen in
die Mundstückteile 20 und 21 hineingeleitet, die einen Rückflussweg vom Ende des
einen langgestreckten Schenkels zum Ende des anderen langgestreckten Schenkels bilden,
so dass in den Mundstückteilen infolge der Wirbelströme und der Hystereseverluste
eine Erhitzung hervorgerufen wird.
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Die langen Schenkel der Flussführungen werden durch Schrauben 53
gehalten und befestigt, während die kurzen Schenkel derselben durch Schraubenbolzen
54 miteinander verbunden sein können. Die Führungen selbst werden vorzugsweise nach
unten in feste Berührung mit dem Mundstückskörper gedrückt, und zwar durch sie umgebende,
in Längsrlchtung verlaufende Bänder 58 und 59. Diese Bänder werden von Bolzen 60
(i, 1 und 2) getragen, die durch geeignete Öffnungen hindurch verlaufen, die in
der Zugstange vorgesehen sind und durch darauf aufgeschraubte muttern 61 festgehalten
werden.
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Die elektrischen Spulen 42 ind vorzugsweise neben den niederen und
oberen Aussenflächen der Flussführungen angeordnet, so dass zwischen der Unterseite
der Spule und der gegenüberliegenden Oberfläche des zu erwärmenden Körpers ein Zwischenraum
freibleibt. Vorzugsweise wird der gesamte Zwischenraum oder zumindest ein Teil desselben
durch Isoliereinrichtungen eingenommen, die aus Streifen 65 aus einem Isolierwerkstoff
bestehen und die entlang der Oberfläche 44 des Mundstückes angeordnet sind, um die
Spule 42 gegenüber übermässigen, im Mundstückkörper entstehenden Temperaturen zu
schützen. Bei dem in den Pig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die
Isolierstreifen 65 derart bemessen, das sie den Gesamtraum zwischen der Unterseite
der elektrischen Spule 42 und der gegenüberliegenden Oberfläche
44
der Mundstückteile ausfüllen. Ausserdem sind bei diesem Ausführungsbeispiel zusätzliche
Isolierstreifen 66 an den Seiten des Mundstückes vorgesehen, um die erzeugte Wärme
in dem Mundstück festzuhalten.
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Vorzugsweise werden die elektrischen Spulen gegenüber einer unmittelbaren
Berührung mit dem Werkstoff der Flussführungen isoliert, und zwar beispielsweise
in Form von melireren Windungen oder Lagen eines Glasfaserbanaes 68, das beispielsweise
aussen auf die Spulen aufgewickelt sein kann.
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Diese Glasfaserband bewirkt nicht nur eine wirksame eleXtrische Isolation,
wie sie unbedingt erforderlich ist, sondern ist vorzugsweise derart gewählt, dass
auch eine unmittelbare Wärmeübertragung von den rlussführungen auf die Spulen und
damit ein Verbrennen der Kunstharzbestandteile dieser Spulen verhindert wird.
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Die Zuleitung 15 wird vorzugsweise ebenfalls induktiv erhitzt, damit
innerhalb des Kanals 26 die gewünschte Temperatur aufrechterhalten wird, und zu
diesem Zwecke kann diese Zuleitung mit einer in Fig. 3 insgesamt mit 70 bezeichneten
Induktionsheizeinheit versehen sein. Diese lIeizeinheit 70 kann gemäss der USA-Patentanmeldung
Nr. 110 502 der Anmelderin vom 16. Mai 1961, auf den Namen Kullgren und andere,
ausgebildet sein. Demgemäss kann die Heizeinheit 70 eine Spule 71 aufweisen, die
die Leitung 15 umgibt und von dieser durch eine Ringsohicht aus Isolierwerkstoff
72 getrennt ist. Eine Mehrzahl von im wesentlichen U-förmigen Flussführungen 73
kann die Spule 71 umgebend und in Umfangsrichtung voneinander getrennt angeordnet
sein derart, das ihre inneren Enden mit der Leitung 15 in Berührung stehen.
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In den Fig. 4 bis 7 ist eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung
dargestellt, bei der ein insgesamt fester Mundstückkörper 100 ein Paar von ebenen
Flächen 102 und 103 aufweist. Wie Fig. 4 eeigt, weiet der Körper 100 einen mittigen
Zuftihrungekanal 105 auf, durch den der Kunststoff zwecks Extrusion durch eine in
einer feststehenden Lippe 107
vorgesehene Aussparung 106 zugeleitet
wird. Die Lippe 107 bildet einen Extrusionsschlitz 108 mit einer einstellbaren 1'undstücklippe
109.
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Teine Anzahl von Induktionsheizeinheiten 110 ist sich entlang den
Oberflächen 102 und 103 erstreckend vorgesehen, so dass hierdurch zwei parallele
Reihen von Ifeizeinheiten gebildet werden. Jede der Heizeinheiten 110 ist mit den
anderen Heizeinheiten identisch ; eine dieser Einheiten ist im Schnitt in Fig. 7
dargestellt. Jede der lteizeinheiten 110 weist eine insgesamt U-förmige, aus Blechen
zusammengesetzte Flussführung 112 mit einem sich in Längsrichtung erstreckenden
Körper 113 und nach unten ragenden Schenkeln 114 und 115 auf, wobei diese Schenkel
vorzugsweise gleiche Längen haben.
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Die. elektriechen IIeizspulen für die Heizeinheiten 110, die aus
einem Paar von Heizspuen 120 und 121 bestehen, werden vom Körper 113 Jeder der Flussführungen
112 getragen und erstrecken sioh um diesen herum. Die Spulen 120 und 121 bilden
einen Zwischenraum 125 zwischen der Unterseite derselben und der benachbarten Oberfläche
102 bzw, 103 des Mundstückes 100. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind sämtliche
Windungen der Spulen 120 und 121 als Torus um aen Körper 113 der Flussführung auf
eine Phenolharzisolationsform 126 aufgewunden und sind durch Isolationsabetandsstücke
127 voneinander getrennt. Das Formstück 126 stellt eine Isoliereinrichtung dar,
die eine unmittelbare Berührung der Spulen mit dem Kürper der Flusführungen vermeidet.
Die Spulen können entweder in Reihe oder parallel zueinander geschaltet werden,
je nach der zur Verüfung stehenden Spannung, und werden vorzugsweise an eine 60
JIertz-Speisequelle angeschlossen.
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Zur Isolierung der Spulen gegenüber einer Ubermiesigen Temperatur
sind der Zwischenraum 125 und ein Isolierstoffstreifen 130 aue Isolierwerkstoff
vorgesehen, wobei je einer dieser streifen für jede der in Fig. 6 ersichtlichen
Heizeinrichtungen
110 vorgesehen ist. Die Flussführungen 112 der Einheiten 110 werden mit den Oberflächen
102 und 103 in inniger berührung gehalten durch die Ilaltejoche 1350 Die Schenkel
können kurze, seitlich angeschweisste Blöcke 136 aufweisen, die mit den Fussplatten
138 der Joche 135 in BerUhrung stehen. Die Platten 138 sind miteinander durch eine
tange 139 verbunden, und die Stange wird ihrerseits durch Kappenschrauben 140 nach
unten in Richtung auf das Mundstück gedrückt.
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Durch die Erfindung wird demgemäss eine Kombination aus langgestreckten
Follienpressmundstücken und Beizeinheiten geschaffen, die einfach aufgebaut ist
und elektrische Spulen aufweist, die neben einem Teil der zu erhitzenden Oberfläche
angeordnet sind. Die Flussführungen wirken eine Ausrichtung des Ileizflusses wie
gewünscht entlang der Längserstreckung des Mundstückkörpers, so dass eine wirksame
Iieizanordnung geschaffen wird, durch die innerhalb des Mundstückkörpers hohe Arbeitstemperaturen
aufrechterhalten werden.
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Die beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung sind bevorzugte
Ausführungsbeispiele der Erfindung, auf die aber die Erfindung nicht beschränkt
sein soll. Es sind vielmehr Abwandlungen dieser Ausführungsformen möglich, ohne
dass dabei der in den Ansprüchen gekennzeichnete Erfindungsgedanke verlassen wird.